Flutter生命周期与渲染原理

Widget生命周期

生命周期的基本概念

*   什么是生命周期
    *   说白了就是回调方法（函数）
    *   让使用者知道封装好的Widget当前处于什么状态
*   有什么作用
    *   监听Widget的事件
    *   初始化数据
        *    创建数据
        *    发送网络请求
    *    内存管理
        *    销毁数据、销毁监听者
        *    销毁Timer等等

查看`无状态小部件`的生命周期

// 忽略当前文件未使用key的报警
// ignore_for_file: use_key_in_widget_constructors, avoid_print

import 'package:flutter/material.dart';

void main() {
  runApp(MyApp());
}

class MyApp extends StatelessWidget {
  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    Row;
    return MaterialApp(
      title: 'Flutter Demo',
      theme: ThemeData(
        primarySwatch: Colors.blue,
      ),
      home: Scaffold(
        appBar: AppBar(),
        body: MyHomePage(title: 'Flutter Demo Page2'),
      ),
    );
  }
}

class MyHomePage extends StatelessWidget {
  final String? title;
  MyHomePage({this.title}) {
    print('构造函数被调用了！');
  }

  Widget build(BuildContext context) {
    print('build方法被调用了！');
    // 上面title不传的话，默认展示123，这就是flutter中的空安全
    return Center(child: Text(title ?? '123'));
  }
}

查看日志

热重载的时候生命周期执行了一次。

问题：`重新运行`发现生命周期执行了两次

查看日志

实际上只执行了一次，多出来的一次是Android Studio的问题，我们不用担心。下面通过其他工具进行验证

通过Xcode运行查看日志进行验证
使用终端执行$ flutter run -d 'iphone 12'进行验证

Xcode运行查看日志

查看`有状态小部件`的生命周期

// 忽略当前文件未使用key的报警
// ignore_for_file: use_key_in_widget_constructors, avoid_print

import 'package:flutter/material.dart';

void main() {
  runApp(MyApp());
}

class MyApp extends StatelessWidget {
  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    Row;
    return MaterialApp(
      title: 'Flutter Demo',
      theme: ThemeData(
        primarySwatch: Colors.blue,
      ),
      home: Scaffold(
        appBar: AppBar(),
        body: MyHomePage(title: 'Flutter Demo Page2'),
      ),
    );
  }
}

class MyHomePage extends StatefulWidget {
  final String? title;
  MyHomePage({this.title}) {
    print('Widget构造函数被调用了！');
  }

  @override
  _MyHomePageState createState() {
    // TODO: implement createState
    print('createState来了！');
    return _MyHomePageState();
  }
}

// <MyHomePage>表示是MyHomePage对象的State
class _MyHomePageState extends State<MyHomePage> {
  _MyHomePageState() {
    print('State的构造方法');
  }
  
  @override
  void initState() {
    print('State的init方法');
    super.initState();
  }

  Widget build(BuildContext context) {
    print('State的build方法被调用了！');
    // 上面title不传的话，默认展示123，这就是flutter中的空安全
    return Center(child: Text(widget.title ?? '123'));
  }

  @override
  void dispose() {
    print('State的dispose');
    super.dispose();
  }
}

重新运行查看日志

State也是有状态的，它需要更新数据，当State状态发生变化，又是怎样的呢？下面给State添加数据

// <MyHomePage>表示是MyHomePage对象的State
class _MyHomePageState extends State<MyHomePage> {
  int _count = 0;

  _MyHomePageState() {
    print('State的构造方法');
  }

  @override
  void initState() {
    print('State的init方法');
    super.initState();
  }

  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    print('State的build方法被调用了！');
    return Column(
      children: [
        ElevatedButton(
            onPressed: () {
              _count++;
              setState(() {});
            },
            child: const Icon(Icons.add)),
        Text('$_count')
      ],
    );
  }

  @override
  void dispose() {
    print('State的dispose');
    super.dispose();
  }
}

热重载查看日志

点击+号按钮查看日志

点击之后只有State的build方法被调用了，也就是每次调用setState都会重新调用build方法。进入setState查看源码，主要方法是markNeedsBuild()，把setState(() {});替换成调用markNeedsBuild()，点击+号按钮依然能够触发State的build方法被调用了！。

替换setState方法查看日志

数据共享InheritedWidget

有状态小部件还有一个生命周期方法didChangeDependencies

class _MyHomePageState extends State<MyHomePage> {
  int _count = 0;

  _MyHomePageState() {
    print('State的构造方法');
  }
  @override
  void initState() {
    print('State的init方法');
    super.initState();
  }

  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    print('State的build方法被调用了！');
    return Column(
      children: [
        ElevatedButton(
            onPressed: () {
              _count++;
              setState(() {});
            },
            child: const Icon(Icons.add)),
        Text('$_count')
      ],
    );
  }

  @override
  void dispose() {
    print('State的dispose');
    super.dispose();
  }

  @override
  void didChangeDependencies() {
    print('didChangeDependencies');
    super.didChangeDependencies();
  }
}

重新运行查看日志

didChangeDependencies方法的调用在build调用之前，主要用于改变依赖关系；说到依赖关系，我们就不得不提InheritedWidget数据共享小部件

新建inherited_demo.dart文件

<!-- main.dart文件 -->
class MyApp extends StatelessWidget {
  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    Row;
    return MaterialApp(
      title: 'Flutter Demo',
      theme: ThemeData(
        primarySwatch: Colors.blue,
      ),
      home: Scaffold(
        appBar: AppBar(),
        // 使用InheritedDemo小部件
        body: const InheritedDemo(),
      ),
    );
  }
}

<!-- inherited_demo.dart文件 -->
import 'package:flutter/material.dart';

class InheritedDemo extends StatefulWidget {
  const InheritedDemo({Key? key}) : super(key: key);
  @override
  _InheritedDemoState createState() => _InheritedDemoState();
}

class _InheritedDemoState extends State<InheritedDemo> {
  int _count = 0;

  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return Column(
      children: [
        Test1(_count),
        ElevatedButton(
            onPressed: () {
              _count++;
              setState(() {});
            },
            child: const Text('我是按钮'))
      ],
    );
  }
}

class Test1 extends StatelessWidget {
  final int count;
  const Test1(this.count);
  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return Test2(count);
    throw UnimplementedError();
  }
}

class Test2 extends StatelessWidget {
  final int count;
  const Test2(this.count);
  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return Test3(count);
    throw UnimplementedError();
  }
}

class Test3 extends StatefulWidget {
  final int count;
  const Test3(this.count);
  @override
  _Test3State createState() => _Test3State();
}

class _Test3State extends State<Test3> {
  @override
  void didChangeDependencies() {
    print('didChangeDependencies来了');
    super.didChangeDependencies();
  }

  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return Text(widget.count.toString());
  }
}

重新运行查看日志

重新运行工程didChangeDependencies方法执行了一次，点击按钮didChangeDependencies方法并没有执行。

创建数据共享类

// 使用共享类，子组件之间就能共享数据
class _InheritedDemoState extends State<InheritedDemo> {
  int _count = 0;

  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    // MyData共享类
    return MyData(
        data: _count,
        child: Column(
          children: [
            Test1(_count),
            ElevatedButton(
                onPressed: () {
                  _count++;
                  setState(() {});
                },
                child: const Text('我是按钮'))
          ],
        )
    );
  }
}

// 使用了MyData的子组件才会依赖data的Widget
class _Test3State extends State<Test3> {
  @override
  void didChangeDependencies() {
    print('didChangeDependencies来了');
    super.didChangeDependencies();
  }

  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    print('哥么我来了！');
    // 使用了MyData的子组件才会依赖data的Widget
    return Text(MyData.of(context)!.data.toString());
  }
}

// 数据共享类
class MyData extends InheritedWidget {
  final int data; //需要在子组件中共享的数据（保存点击次数）

  //构造方法
  const MyData({required this.data, required Widget child})
      : super(child: child);

  //定义一个便捷方法，方便子组件中的Widget去获取共享的数据
  static MyData? of(BuildContext context) {
    return context.dependOnInheritedWidgetOfExactType<MyData>();
  }

  //该回调决定当前data发生变化时，是否通知子组件依赖data的Widget
  @override
  bool updateShouldNotify(MyData oldWidget) {
    //如果返回true,子部件中依赖数据的Widget（build函数中有数据）的didChangeDependencies会调用！
    return oldWidget.data != data;
  }
}

点击按钮成功触发didChangeDependencies方法

小结：Widget的生命周期

*   StatelessWidget
    *   1. 构造方法
    *   2. build方法
*   StatefulWidget（包含两个对象Widget 、State）
    *   Widget构造方法
    *   Widget的CreateState
    *   State的构造方法
    *   State的initState方法
    *   didChangeDependencies方法（改变依赖关系）
        *  依赖（共享数据）的InheritedWidget发生变化之后，didChangeDependencies方法才会调用！
    *   State的build
        *    当调用setState方法，会重新调用build进行渲染！
            *    setState方法内部主要是利用_element（本质就是context对象）调用markNeedsBuild()
    *   当Widget销毁的时候，调用State的dispose方法

Widget树与Render树

`Widget`的渲染原理

并不是所有的Widget都会被独立渲染，只有继承了RenderObjectWidget才会创建RenderObject对象；在Flutter渲染的流程中，有三棵重要的树，Flutter引擎是针对Render树进行渲染。

Widget树、Element树、Render树

Widget Tree
Widget Tree是整个UI界面的配置，Flutter开发者通过Widget Tree告诉Framework想要绘制的UI界面是什么样的，这棵树是我们主要打交道的对象。
Element Tree
Element Tree是通过Widget Tree生成的，其主要作用是维护UI元素的树形结构，并将Widget和RenderObject关联到树上。
RenderObject Tree
RenderObject Tree也是通过Widget Tree生成的，其主要作用是负责界面的绘制和布局，是属于底层系统，Flutter开发者一般不需要直接操作该树。

查看Widget树

Element树

查看Element定义，发现它也是一个抽象类：

abstract class Element extends DiagnosticableTree implements BuildContext {
  
  Element(Widget widget)
    : assert(widget != null),
      _widget = widget;

  Element _parent;

  @override
  Widget get widget => _widget;
  Widget _widget;

  RenderObject get renderObject { ... }

  @mustCallSuper
  void mount(Element parent, dynamic newSlot) { ... }

  @mustCallSuper
  void activate() { ... }

  @mustCallSuper
  void deactivate() { ... }

  @mustCallSuper
  void unmount() { ... }

StatefulElement和StatelessElement继承自ComponentElement, ComponentElement是继承自Element的抽象类。

abstract class ComponentElement extends Element { ... }

`Element`的生命周期：

Framework调用Widget.createElement创建一个Element实例，记为element；
Framework 调用element.mount(parentElement,newSlot) ，mount方法中首先调用element所对应Widget的createRenderObject方法创建与element相关联的RenderObject对象，然后调用element.attachRenderObject方法将element.renderObject添加到渲染树中插槽指定的位置（这一步不是必须的，一般发生在Element树结构发生变化时才需要重新attach）。插入到渲染树后的element就处于“active”状态，处于“active”状态后就可以显示在屏幕上了（可以隐藏）。
当有父Widget的配置数据改变时，同时其State.build返回的Widget结构与之前不同，此时就需要重新构建对应的Element树。为了进行Element复用，在Element重新构建前会先尝试是否可以复用旧树上相同位置的element，element节点在更新前都会调用其对应Widget的canUpdate方法，如果返回true，则复用旧Element，旧的Element会使用新Widget配置数据更新，反之则会创建一个新的Element。Widget.canUpdate主要是判断newWidget与oldWidget的runtimeType和key是否同时相等，如果同时相等就返回true，否则就会返回false。根据这个原理，当我们需要强制更新一个Widget时，可以通过指定不同的Key来避免复用。
当有祖先Element决定要移除element时（如Widget树结构发生了变化，导致element对应的Widget被移除），这时该祖先Element就会调用deactivateChild 方法来移除它，移除后element.renderObject也会被从渲染树中移除，然后Framework会调用element.deactivate方法，这时element状态变为inactive状态。
inactive态的element将不会再显示到屏幕。为了避免在一次动画执行过程中反复创建、移除某个特定element，inactive态的element在当前动画最后一帧结束前都会保留，如果在动画执行结束后它还未能重新变成active状态，Framework就会调用其unmount方法将其彻底移除，这时element的状态为defunct,它将永远不会再被插入到树中。
如果element要重新插入到Element树的其它位置，如element或element的祖先拥有一个GlobalKey（用于全局复用元素），那么Framework会先将element从现有位置移除，然后再调用其activate方法，并将其renderObject重新attach到渲染树。

StatelessWidget的Element

通过源码分析StatelessWidget的Element

查看源码

Flutter断点调试源码的方式

添加断点调试

编辑断点

StatefulWidget的Element

查看源码

class StatefulElement extends ComponentElement {
  StatefulElement(StatefulWidget widget)
      : _state = widget.createState(),
        super(widget) {
    ...
    _state._element = this;
    _state._widget = widget;
    ...
  }

  State<StatefulWidget> get state => _state;
  State<StatefulWidget> _state;
  ...
  @override
  Widget build() => state.build(this);
  ...
}

在创建StatefulElement实例时，会调用widget.createState()赋给私有变量_state，同时把widget和element赋给_state，从而三者产生关联关系，它的build方法就是调用state.build(this)，这里的this就是StatefulElement对象自己。

小结：`Widget树`、`Element树`、`Render树`

*  每一个Widget创建的时候都会创建一个Element对象
    *   调用createElement方法，Element加入Element树中，都会调用mount方法
    *   RenderElement主要是创建RenderObject对象
        *    通过mount方法创建RenderObject对象
    *    StatefulElement继承ComponentElement
        *    调用createState方法，创建state
        *    将Widget赋值给State对象
        *    调用state的build方法，并且将自己（Element）传出去
    *    StatelessElement继承ComponentElement
        *    StatelessWidget会创建Element
        *    然后Element创建就会调用mount方法
        *    mount里面会调用Widget的build方法进行渲染，并且将Element自己传出去
        *    主要调用build方法，并且将自己（Element）传出去

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Flutter生命周期与渲染原理

Widget生命周期

生命周期的基本概念

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问题：重新运行发现生命周期执行了两次

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数据共享InheritedWidget

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Element树

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StatefulWidget的Element

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